WO2019044380A1

WO2019044380A1 - 接合体の製造方法及び接合体の製造装置

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Publication number: WO2019044380A1
Application number: PCT/JP2018/029206
Authority: WO
Inventors: 渡辺　憲一; 高行木村; 亮陳; 雅夫秦野; 励一鈴木
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2019-03-07
Also published as: EP3677374B1; JP6948888B2; EP3677374A1; JP2019042758A; EP3677374A4; CN111050982A; US20200376598A1; ES2936611T3; US11465239B2; CN111050982B

Abstract

第１金属部材（２）に重ねられた第２金属部材（３）の表面にレーザ発振系（２５）からレーザ光を照射して、第１金属部材（２）と第２金属部材（３）とが接合された溶接部（４）により構成された接合部（５）を形成し、第１金属部材（２）と第２金属部材（３）とが接合された接合体（１）を製造する方法であって、第２金属部材（３）はフープ材であり、第２金属部材（３）を第１金属部材（２）に対して押し付けつつ連続的に供給し、レーザ発振系（２５）からレーザ光を照射する。

Description

接合体の製造方法及び接合体の製造装置

　本発明は、接合体の製造方法及び接合体の製造装置に関する。

　従来、自動車の骨格部材を金属板のプレス成形により製造する技術が知られている。このような自動車用骨格部材の用途においては、板厚が一定の金属板だけでなく、板厚が増加した増厚部を部分的に形成することにより補強された金属板への要求が高まっている。

　特許文献１，２には、このように部分増厚された部材を２つの金属部材、すなわち第１金属部材と第２金属部材とをレーザ溶接により接合して製造する技術が開示されている。

特表２００１－５０７９９３号公報特開２０１６－６４７２５号公報

　ここで、特許文献１，２に示されるように、第２金属部材を第１金属部材にレーザ溶接する場合、第２金属部材を第１金属部材にクランプする必要があり、第２金属部材を第１金属部材にクランプすると、クランプしている部分についてレーザ溶接することができず、第２金属部材の全体に亘ってレーザ溶接することができない。したがって、第１金属部材と第２金属部材との接合強度を向上させることが難しい。

　そこで本発明は、２つの金属部材を溶接により接合した接合体において、これら２つの金属部材の接合強度を向上させることができる接合体の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。

　本発明の第１の態様は、第１金属部材に重ねられた第２金属部材の表面にレーザ発振系からレーザ光を照射して、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された溶接部により構成された接合部を形成し、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された接合体を製造する方法であって、前記第２金属部材はフープ材であり、前記第２金属部材を前記第１金属部材に対して押し付けつつ連続的に供給し、前記レーザ発振系からレーザ光を照射する、接合体の製造方法である。

　前記構成によれば、第２金属部材を第１金属部材に押し付けつつ連続的に供給するので、第２金属部材を第１金属部材にクランプする必要がなくなり、第２金属部材の全体に亘ってレーザ溶接することができる。その結果、第１金属部材と第２金属部材との接合強度を向上させることができる。

　本発明の第２の態様は、第１の態様の接合体の製造方法を実施する製造装置である。具体的には、本発明の第２の態様は、第１金属部材に重ねられた第２金属部材の表面にレーザ発振系からレーザ光を照射して、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された溶接部により構成された接合部を形成し、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された接合体を製造する装置であって、前記第２金属部材はフープ材であり、前記第２金属部材を前記第１金属部材に対して押し付けつつ連続的に供給する供給部を備えている、接合体の製造装置である。

　本発明に係る製造方法及び製造装置によれば、接合体を構成する第１金属部材と第２金属部材との接合強度を向上させた接合体を製造することができる。

本発明の第１実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の斜視図。本発明の第１実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の平面図。接合体をホットスタンプで加工して製造したＢピラーの一例の斜視図。接合体をホットスタンプで加工して製造したＢピラーの他の例の斜視図。本発明の第１実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。本発明の第１実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な側面図。レーザ光の照射パターンの一例を示す模式的な平面図。図６Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。切断処理を説明するための模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第１の代案を示す模式的な平面図。図８Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第２の代案を示す模式的な平面図。図９Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第３の代案を示す模式的な平面図。図１０Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第４の代案を示す模式的な平面図。図１１Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第５の代案を示す模式的な平面図。図１２Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第６の代案を示す模式的な平面図。図１３Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第７の代案を示す模式的な平面図。図１４Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第８の代案を示す模式的な平面図。図１５Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。レーザ光の照射パターンの第９の代案を示す模式的な平面図。図１６Ａの照射パターンで得られる接合部の一例を示す模式的な平面図。本発明の第２実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。本発明の第３実施形態に係る接合体の製造装置の模式的な斜視図。本発明の第３実施形態に係る製造装置により製造した接合体の一例の斜視図。接合体の代案を示す平面図。

　（第１実施形態）
　以下、図１から図１６Ｂを参照して、本発明の第１実施形態を説明する。

　（接合体）
　図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る製造装置（図４及び図５）によって製造した接合体１を示す。

　図１及び図２に示す接合体１は、鋼板の一例であるブランク材２（第１金属部材）と、同様に鋼板の一例である補強材３（第２金属部材）とを備える。本実施形態では、補強材３はブランク材２よりも幅狭である。

　補強材３はブランク材２に重ねられ、ブランク材２に対してレーザ溶接によって固定されている。接合体１は、連続する１本の線状の溶接痕ないし溶接部４によって構成され、ブランク材２と補強材３とが接合されている接合部５を備える。図１及び図２に図示した接合部５は一例に過ぎず、後に図８Ａから図１６Ｂを参照して説明するように、接合部５の具体的な形態には種々の代案がある。

　接合部５は、本体６と、終端部７とを備える。

　本実施形態では、接合部５の本体６における溶接部４は、周期的な繰り返しパターンを有する曲線の形態を有しており、第１長手部８と、第２長手部９と、複数の湾曲した連結部１０とを備える。第１長手部８では、溶接部４が交差した部分である複数の交差部８ａ（第１交差部）が、平面視において一つの方向Ａ（第１方向）に沿って並んでおり、第１長手部８自体はこの方向Ａに沿って延びている。方向Ａは、後述する溶接方向（例えば図４の符号ＷＤ参照）並びにその逆向きの方向と一致している。第２長手部９は、平面視において、第１長手部８に対して方向Ａと直交する方向Ｂに間隔をあけて位置している。第２長手部９では、第１長手部８と同様に、溶接部４が交差した部分である複数の交差部９ａ（第２交差部）が、平面視において方向Ａに沿って並んでおり、第２長手部９自体は方向Ａに沿って延びている。複数の連結部１０は方向Ａに間隔をあけて並べられており、個々の連結部１０は方向Ｂに沿って延びると共に両端が第１長手部８と第２長手部９とに連結されている。本実施形態では、第１長手部８と、第２長手部９と、複数の連結部１０とは、平面視において、梯子状構造を構成している。

　接合部５の終端部７では、補強材３の幅方向両端間を密な間隔で往復するジクザグ状ないしは折れ線状の形態を有する。図１９を参照して後述するように、接合部５が終端部７を有さず、本体６のみから構成される場合もある。

　接合部５の本体６では、平面視において、直交する２方向、つまり方向Ａ，Ｂの両方で、線状の溶接部４が連続している。言い換えれば、接合部５の本体６では、線状の溶接部４が、２次元的な広がりを有する形態で、つまり面状に設けられている。かかる形態により、接合部５の本体６では、平面視において、ある程度の面積の領域内に必ず１本の溶接部４が存在するように設けられている。特に、第１長手部８の交差部８ａの近傍、並びに第２長手部９の交差部９ａの近傍には、狭い領域内に複数本の溶接部４が存在している。このような態様の接合部５の本体６によって、ブランク材２と補強材３の接合強度を十分に向上させることができる。例えば、スポット溶接によって２つの部材を接合した場合、溶接部は離散的に配置された複数の点の形態を有する。また、レーザ溶接であっても、溶接部が一対又は複数対の互いに平行な直線である場合や、レーザ溶接による溶接部が連続して隣接配置された複数のＣ字状部の場合がある。これらのいずれの場合と比較しても、線状の溶接部４が方向Ａ，Ｂの両方に連続している図１及び図２の接合部５の本体６によって、ブランク材２と補強材３をより高い接合強度で接合できる。

　ブランク材２と補強材３が十分な接合強度で接合されているので、接合体１はホットスタンプによる加工に適し、得られた車体構造部品について衝突事故時の部材強度向上を図ることができる。例えば、図３Ａは、接合体１をホットスタンプで加工して製造したＢピラー１２（車体構造部品の一例）の一例を示す。この例では、１枚の補強材３がブランク材２に接合されているこのＢピラー１２は、ブランク材２の補強必要部位にのみ、図１及び図２に示す接合部５が得られるように補強材３を溶接した後、ホットスタンプで一体成形して得たものである。図３Ｂは、接合体１をホットスタンプで加工して製造したＢピラー１２の他の例を示す。この例では、２枚の補強部材３がブランク材２の接合されており、個々の補強材３はホットスタンプによって形成される稜線部に接合されている。

　ブランク材２と補強材３の接合強度を十分に向上させるためには、接合部５の本体６において、例えば１辺が２ｃｍの正方形領域を少なくとも１本の溶接部４が通過していることが好ましい。

　（接合体の製造装置及び製造方法）
　図４及び図５は、図１及び図２に示す接合体１の製造装置２１を示す。図８Ａから図１６Ｂを参照して後述するように、この製造装置２１は、図１及び図２に示す接合体１とは接合部５の態様が異なる接合体１も製造できる。

　製造装置２１は、ブランク材２が金具２２ａによって取り外し可能に保持されるテーブル２２を備える。ブランク搬送装置２３は、テーブル２２とそれに保持されたブランク材２を、溶接方向ＷＤとは逆向きの搬送方向ＣＤに一定速度で移動させる。テーブル２２とブランク搬送装置２３は、本発明における搬送部を構成する。

　製造装置２１は、フープ供給装置２４を備える。このフープ供給装置２４（供給部）は供給ロール対２４ａを備える。フープ供給装置２４は、コイル状に巻回されたフープ材２０（接合体１の完成時には補強材３となる）を供給ロール対２４ａで巻き出し、テーブル２２上に保持されたブランク材２上に供給する。より具体的には、フープ供給装置２４は、巻き出したフープ材２０をブランク材２に対して斜め上方から押し付けつつ、ブランク材２の搬送方向ＣＤと同じ方向である供給方向ＳＤに連続的に供給する。フープ供給装置２４によるブランク材２の供給速度は、ブランク搬送装置２３によるブランク材２の搬送速度と同期している。また、フープ状やコイル状に巻回された連続体に限らず、補強材３（第２金属部材）の長さに予め切断された帯材を供給することもできる。

　製造装置２１は、レーザ発振系２５を備える。レーザ発振系２５は、レーザ発振素子、駆動回路、光学系等のレーザ光の生成に必要な要素を備える。レーザ発振系２５から下向きに出射されるレーザ光２６は、フープ供給装置２４によってブランク材２に押し付けられる直前の位置において、フープ材２０の上面に照射される。図４において符号Ｐ０はレーザ光２６の照射位置を示す。本実施形態では、レーザ発振系２５の水平方向及び鉛直方向の位置は固定されている。

　製造装置２１は、旋回装置２７（照射向き変更部）を備える。旋回装置２７は、レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きを、周期的に変化させる。後に詳述するように、旋回装置２７は、レーザ発振系２５がブランク材２及びフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに移動していないと仮定した場合の仮想照射位置Ｐ１が閉図形（本実施形態では後述するように円形）を描くように、レーザ光２６の照射向きを周期的に変更させる。ブランク搬送装置２３、フープ供給装置２４、及び旋回装置２７は、本発明における照射位置移動部を構成する。

　製造装置２１は、切断駆動装置２８を備える。切断駆動装置２８は、後に詳述するように、ブランク材２に対するフープ材２０の溶接が完了後、フープ供給装置２４を矢印Ｃで示すように溶接方向ＷＤに移動させることで、フープ材２０に張力を付与して切断する。なお、前述のように、補強材３（第２金属部材）の長さに予め切断された帯材を用いる場合、切断駆動装置２８は不要である。

　制御装置２９は、ブランク搬送装置２３、フープ供給装置２４、レーザ発振系２５、旋回装置２７、及び切断駆動装置２８を含む、製造装置２１の種々の要素の動作を統括的に制御する。

　以下、製造装置２１の動作、つまり製造装置２１によって実行される接合体１の製造方法を説明する。

　レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きは、旋回装置２７によって周期的に変化する。また、ブランク材２はブランク搬送装置２３により搬送方向ＣＤに移動し、それと同方向の供給方向ＳＤに、フープ材２０がフープ供給装置２４から連続的に供給される。このブランク材２とフープ材２０の移動により、レーザ発振系２５はブランク材２とフープ材２０とに対して溶接方向ＷＤ（搬送方向ＣＤ及び供給方向ＳＤとは逆向き）に相対的に移動する。レーザ光２６の照射向きの周期的に変化と、レーザ発振系２５のブランク材２とフープ材２０とに対する溶接方向ＷＤへの相対的な移動とによって、フープ材２０の上面でレーザ光２６の照射位置Ｐ０が変化する。その結果、前述のように第１長手部８、第２長手部９、及び複数の連結部１０を有している、接合部５の本体６が得られる。

　図６Ａは、本実施形態におけるレーザ光２６の照射パターン３１を示す。照射パターン３１は、レーザ発振系２５がブランク材２及びフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動していないと仮定した場合の、レーザ光２６の仮想照射位置Ｐ１が描く閉図形である。本実施形態における照射パターン３１は円形である。照射パターン３１は、旋回装置２７によってレーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きを周期的に変化することによって得られる。図６Ａにおいて符号ＭＤは、本実施形態において、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する向きを示す。

　図６Ｂは、図６Ａの円形の照射パターン３１により得られる接合部５の本体６を示す。一般に、接合部５の本体６の形状は、照射パターン３１の幾何学的形状、レーザ発振系２５がブランク材２とフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動する速度Ｖｗ、及び後述する照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１によって決まる。

　本実施形態では、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は一定ではない。具体的には、照射パターン３１のうち、溶接方向ＷＤに対して概ね直交して延びる領域ＡＲ１，ＡＲ２では、速度Ｖｐ１は基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに設定されている（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ）。基準速度Ｖｐ１＿ｓｔとしては、例えば照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１の平均値を使用できる。照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が溶接方向ＷＤと概ね逆向きに進む領域ＡＲ３では、仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに補正α（αの符号は正）を加えた速度に設定される（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ＋α）。一方、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が概ね溶接方向ＷＤに進む領域ＡＲ４では、仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔから補正αを減じた速度に設定される（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ－α）。以上のように、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１を制御することで、接合部５の本体６を照射位置Ｐ０が移動する速度Ｖｒを良好な速度範囲内に維持できる。つまり、接合部５の本体６上を照射位置Ｐ０が移動する速度Ｖｒが均一化される。その結果、深さや幅等が均一化された良好な接合部５の本体６が得られる。

　フープ供給装置２４は、巻き出したフープ材２０をブランク材２に対して斜め上方から押し付けるように供給している。フープ供給装置２４からのフープ材２０の供給方向ＳＤはブランク材２の搬送方向ＣＤと同一であり、フープ材２０の供給速度はブランク材２の搬送速度と同一である。つまり、ブランク材２とフープ材２０の相対位置は動かない。これらにより、金具等を用いたクランプによって仮固定することなく、レーザ発振系２５からのレーザ光２６によって、フープ材２０をブランク材２に固定できる。また、金具等が不要であるので、フープ材２０の全面にレーザ光２６を照射できる。つまり、フープ材２０の全面に接合部５の本体６を形成できる。

　必要な長さの接合部５の本体６が得られた後、連続したフープ材２０が切断される。この切断時には、ブランク材２の搬送とフープ材２０の供給とを継続しつつ、仮想照射位置Ｐ１を溶接方向ＷＤと直交する方向に繰り返して往復移動させる。これにより、レーザ光２６の照射位置Ｐ０はフープ材２０の幅方向（溶接方向ＷＤと直交する方向）に密な間隔で折れ線状に往復移動し、接合部５の終端部７が形成される。終端部７では溶接部４が密な折れ線状に配置されているので、固化する前の溶融地はブランク材２の下面付近まで達している。レーザ光２６の照射を停止した直後に、切断駆動装置２８がフープ供給装置２４を矢印Ｃに示す方向（溶接方向ＷＤと同じ方向）に移動させ、フープ材２０に張力を作用させる。この張力によって、終端部７でフープ材２０が切断される（図７参照）。切断されたフープ材２０のうち、接合部５によってブランク材２に接合された部分が補強材３となる。

　フープ材２０を用いて連続的に補強材３を溶接するには、１枚の補強材３について接合部５の形成が完了する度に、フープ材２０を切断する必要がある。本実施形態では、溶接部４が密に配置された終端部７の形成後に、切断駆動装置２８で張力を付与することでフープ材２０を切断しているので、例えば大型のカッターのような機械的な切断装置を設ける必要がなく、製造装置２１の小型化を図ることができる。なお、フープ材２０に張力を付与する手段は、特に限定されず、錘、ばね等の手段を採用してもよい。

　図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａは、照射パターン３１の代案を示す。また、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂは、これらの照射パターン３１で得られる接合部５の本体６を示す。これらの図面において、図６Ａ及び図６Ｂと同一ないし同様の要素には同一の符号を付している。

　これら代案の照射パターン３１のいずれについても、図６Ａを参照して説明した、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１の制御を実行できる。この制御を実行する場合、照射パターン３１のうち、溶接方向ＷＤに対して概ね直交して延びる領域では、速度Ｖｐ１は基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに設定する。また、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が溶接方向ＷＤと概ね逆向きに進む領域では、速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔに補正αを加えた速度に設定する（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ＋α）。また、照射パターン３１のうち、仮想照射位置Ｐ１が概ね溶接方向ＷＤに進む領域では、速度Ｖｐ１は、基準速度Ｖｐ１＿ｓｔから補正αを減じた速度に設定する（Ｖｐ１＝Ｖｐ１＿ｓｔ－α）。

　図８Ａの照射パターン３１は円形であり、半径が漸増する。図８Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６は、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案では、複数の連結部１０が網状構造を構成している。この照射パターン３１により、板幅が長手方向に変化する補強材３の場合も、全面にレーザ光２６を照射して溶接部４を形成することが可能である。図８Ａの場合とは逆に、円形の照射パターン３１の半径を漸減させることも可能である。さらに、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａのような他の照射パターン３１の場合も外形寸法を漸増又は漸減することで、同様に板幅が長手方向に変化する補強材３の場合に全面にレーザ光２６を照射することが可能となる。

　図９Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる長軸を有する楕円である。図９Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６も、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案では、複数の連結部１０が網状構造を構成している。

　図１０Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる短軸を有する楕円である。図１０Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、照射パターン３１は同じ楕円であるが、図９Ａの照射パターン３１の場合よりも、複数の連結部１０が溶接方向ＷＤにより密に配置されている。

　図１１Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる短辺を有する長方形状である。図１１Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、例えば図６Ａの照射パターン３１（円形）の場合と比較して、第１及び第２長手部８，９がより幾何学的な直線に近い形状を有する。また、個々の連結部１０は直線状である。さらに、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。

　図１２Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる上底と下底を有する等脚台形状である。図１２Ｂに示すように、この代案では、レーザ発振系２５がブランク材２とフープ材２０に対して溶接方向ＷＤに相対的に移動する速度Ｖｗと、照射パターン３１上を仮想照射位置Ｐ１が移動する速度Ｖｐ１とを適切に設定することで、第１及び第２長手部８，９を溶接方向ＷＤに延びる直線状としている。また、連結部１０を溶接方向ＷＤに概ね直交する方向に延びる直線状としている。連結部１０を構成する溶接部４は交差しておらず、接合部５の本体６は梯子状構造を構成している。

　図１３Ａの照射パターン３１は、溶接方向ＷＤに延びる上底と下底を有する等脚台形状であるが、上下姿勢が図１２Ａの場合と逆である。図１３Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、例えば図６Ａの照射パターン３１（円形）の場合と比較して、第１及び第２長手部８，９がより直線に近い形状を有する。また、個々の連結部１０は直線状である。さらに、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。

　図１４Ａの照射パターン３１は、上底と下底が溶接方向ＷＤに対して直交する方向に延び、かつ上底が溶接方向ＷＤの下流側に向いた等脚台形状である。図１４Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０が概ね逆Ｃ字状を呈している。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。

　図１５Ａの照射パターン３１は、上底と下底が溶接方向ＷＤに対して直交する方向に延び、かつ仮定が溶接方向ＷＤの下流側に向いた等脚台形状である。図１５Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０が概ねＣ字状を呈している。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。

　図１６Ａの照射パターン３１は、８の字状である。図１６Ｂに示すように、この照射パターン３１で得られる接合部５の本体６では、個々の連結部１０は第１及び第２長手部８，９と連結された両端が曲線で構成され、中央部分が概ね直線状である。また、隣接する連結部１０を構成する溶接部４が交差する交差部１０ａが形成されている。つまり、この代案でも、複数の連結部１０が網状構造を構成している。８の字状の外側の円周部は楕円形状であってもよい。

　以下に説明する第２及び第３実施形態に係る製造装置２１について、特に言及しない構造ないし機能は、第１実施形態と同様である。これらの実施形態に関する図面において、同一又は同様の要素には、同一の符号を付している。

　（第２実施形態）
　図１７は、本発明の第２実施形態に係る接合体の製造装置２１を示す。

　製造装置２１は、ブランク搬送装置２３（図１及び図２参照）を備えず、テーブル２２及びそれに保持されたブランク材２の位置は固定されている。製造装置２１は、レーザ発振系２５を溶接方向ＷＤと同じ方向（矢印ＬＭＤ１で示す）に直進移動させる直進移動装置４１と、同様に、フープ供給装置２４を溶接方向ＷＤと同じ方向（矢印ＬＭＤ２で示す）に直進移動させる直進移動装置４２とを備える。直進移動装置４１，４２は、本発明における同期移動部を構成する。

　フープ供給装置２４によって、ブランク材２に対して斜め上方からフープ材２０が連続的に供給される。フープ材２０の供給速度と同期する速度で、レーザ発振系２５とフープ供給装置２４が溶接方向ＷＤに移動する。また、旋回装置２７によって、レーザ発振系２５から出射されるレーザ光２６の照射向きは、仮想照射位置Ｐ１が特定の照射パターン３１を描くように変化する（図６Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａ参照）。これらによって、照射パターン３１に応じた接合部５が形成される（図６Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂ参照）。なお、接合部５の終端部７が形成された後の切断のためのフープ材２０に対する引張力の付与は、直進移動装置４２によって実行される。

　（第３実施形態）
　図１８は、本発明の第２実施形態に係る接合体の製造装置２１を示す。

　製造装置２１は、ブランク搬送装置２３（図１及び図２参照）を備えず、テーブル２２及びそれに保持されたブランク材２の位置は固定されている。また、製造装置２１はフープ供給装置２４（図１及び図２参照）を備えず、切断済みの補強材３が金具５１によってブランク材２が仮固定されている。切断済みの補強材３は、スポット溶接又はレーザ点溶接等でブランク材２に仮固定されてもよい。レーザ発振系２５は、ロボット５２が備えるロボットアーム５２ａによりレーザ光２６が下向きとなる姿勢で固定的に保持されている。特に、本実施形態では、製造装置２１は旋回装置２７（図１及び図２参照）を備えておらず、レーザ光２６の照射向きは一定である。

　ロボットアーム５２ａは照射位置Ｐ０が、所望の接合部５の本体６（図６Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、及び図１６Ｂ参照）に沿って移動するように、レーザ発振系２５を水平面内の２方向、つまりＸ方向とＹ方向に移動させる。

　図１９は、本実施形態の製造装置２１で製造された、接合体１を示す。フープ材２０に張力を付与して切断するのではなく、切断済の補強材３を使用するので、接合体１の接合部５は本体６のみを有し、終端部７は有していない。同様に、第１実施形態の製造装置２１（図４及び図５）、及び第２実施形態の製造装置（図１７）で接合体１を製造する場合でも、フープ材２０を連続的に供給するのではなく、切断済の補強材３をブランク材２に接合するので有れば、接合部５は本体６のみを有し、終端部７は有さない。

　図２０は、接合体１の代案を示す。この代案では、補強材３の両端部では、図１２Ａの照射パターン３１によって接合部５が形成され、補強材３の両端部以外の部分では図９Ａの照射パターン３１によって接合部５が形成されている。そのため、接合部５は、補強材３の両端部では、図１２Ｂと同様の形状を有し、補強材３の両端部以外の部分では図９Ｂと同様の形状を有する。補強材３の両端部では、図１２Ａの照射パターン３１を採用することで、補強材３の隅部にも溶接部４が設けられるので、補強材３のブランク材２に対する接合強度をさらに向上できる。図６Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａ、及び図１６Ａのうちの任意の２個以上の照射パターン３１を組み合わせて使用できる。

　１　接合体
　２　ブランク材（第１金属部材）
　３　補強材（第２金属部材）
　４　溶接部
　５　接合部
　６　本体
　７　終端部
　８　第１長手部
　８ａ　交差部
　９　第２長手部
　９ａ　交差部
　１０　連結部
　１０ａ　交差部
　１２　Ｂピラー
　２０　フープ材（第２金属部材）
　２１　製造装置
　２２　テーブル
　２２ａ　金具
　２３　ブランク搬送装置
　２４　フープ供給装置（供給部）
　２４ａ　供給ロール対
　２５　レーザ発振系
　２６　レーザ光
　２７　旋回装置（照射向き変更部）
　２８　切断駆動装置
　２９　制御装置
　３１　照射パターン
　４１，４２　直進移動装置
　５１　金具
　５２　ロボット
　５２ａ　ロボットアーム
　Ｐ０　照射位置
　Ｐ１　仮想照射位置
　Ａ　方向（第１方向）
　Ｂ　方向（第２方向）
　Ｃ　方向
　ＷＤ　溶接方向
　ＣＤ　搬送方向
　ＳＤ　供給方向
　ＭＤ　移動向き
　ＬＭＤ１　直進移動方向
　ＬＭＤ２　直進移動方向
　ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４　領域

Claims

　第１金属部材に重ねられた第２金属部材の表面にレーザ発振系からレーザ光を照射して、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された溶接部により構成された接合部を形成し、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された接合体を製造する方法であって、
　前記第２金属部材はフープ材であり、
　前記第２金属部材を前記第１金属部材に対して押し付けつつ連続的に供給し、前記レーザ発振系からレーザ光を照射する、接合体の製造方法。
　前記接合部が、
　前記溶接部が交差する第１交差部が第１方向に沿って並んでいる、前記第１方向に沿って延びる第１長手部と、
　前記第１長手部に対して前記第１方向と交差する第２方向に間隔をあけて位置し、前記溶接部が交差する第２交差部が前記第１方向に沿って並んでいる、前記第１方向に沿って延びる第２長手部と、
　前記第１方向に並べられており、それぞれ前記第２方向に沿って延びると共に前記第１長手部と前記第２長手部とを連結する複数の連結部と
　を有するように、前記レーザ光の照射位置を移動させる、請求項１に記載の接合体の製造方法。
　前記レーザ発振系が前記第１及び第２金属部材に対して溶接方向に相対的に移動してないと仮定した場合に前記照射位置が閉図形を描くように、前記レーザ光の照射向きを周期的に変更させつつ、前記レーザ発振系を前記第１及び第２金属部材に対して溶接方向に相対的に移動させる、請求項２に記載の接合体の製造方法。
　前記第１金属部材を前記溶接方向とは逆向きの搬送方向に搬送すると共に、前記第２金属部材を前記搬送方向と同じ方向である供給方向に連続的に供給し、
　前記レーザ発振系の位置を固定すると共に、前記照射位置が前記閉図形を描くように前記レーザ発振系から出射されるレーザ光の照射向きを周期的に変更させる、請求項３に記載の接合体の製造方法。
　前記第１金属部材の位置を固定し、
　前記第２金属部材を、前記第２金属部材の供給源と前記レーザ発振系とを前記第２金属部材の供給速度と同期する速度で前記溶接方向に移動させ、
　前記照射位置が前記閉図形を描くように前記レーザ発振系から出射されるレーザ光の照射向きを周期的に変更させる、請求項３に記載の接合体の製造方法。
　第１金属部材に重ねられた第２金属部材の表面にレーザ発振系からレーザ光を照射して、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された溶接部により構成された接合部を形成し、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが接合された接合体を製造する装置であって、
　前記第２金属部材はフープ材であり、
　前記第２金属部材を前記第１金属部材に対して押し付けつつ連続的に供給する供給部を備えている、接合体の製造装置。
　前記接合部が、
　前記溶接部が交差する第１交差部が第１方向に沿って並んでいる、前記第１方向に沿って延びる第１長手部と、
　前記第１長手部に対して前記第１方向と交差する第２方向に間隔をあけて位置し、前記溶接部が交差する第２交差部が前記第１方向に沿って並んでいる、前記第１方向に沿って延びる第２長手部と、
　前記第１方向に並べられており、それぞれ前記第２方向に沿って延びると共に前記第１長手部と前記第２長手部とを連結する複数の連結部と
　を有するように、前記レーザ光の照射位置を移動させる照射位置移動部を備えており、
　前記照射位置移動部は、前記レーザ発振系が前記第１及び第２金属部材に対して溶接方向に相対的に移動してないと仮定した場合に前記照射位置が閉図形を描くように、前記レーザ光の照射向きを周期的に変更させつつ、前記レーザ発振系を前記第１及び第２金属部材に対して溶接方向に相対的に移動させる、請求項６に記載の接合体の製造装置。
　前記レーザ発振系の位置は固定されており、
　前記照射位置移動部は、前記供給部と、
　前記第１金属部材を前記溶接方向とは逆向きの搬送方向に搬送する搬送部と、
　前記照射位置が前記閉図形を描くように前記レーザ発振系から出射されるレーザ光の照射向きを周期的に変更させる照射向き変更部と、
　を備え、
　前記供給部は、前記第２金属部材を前記搬送方向と同じ方向である供給方向に連続的に供給する、請求項７に記載の接合体の製造装置。
　前記第１金属部材の位置は固定されており、
　前記照射位置移動部は、前記供給部と、
　前記供給部と、前記レーザ発振系とを、前記第２金属部材の供給速度と同期する速度で前記溶接方向に移動させる同期移動部と、
　前記照射位置が前記閉図形を描くように前記レーザ発振系から出射されるレーザ光の照射向きを周期的に変更させる照射向き変更部と、
　を備える、請求項７に記載の接合体の製造装置。